東京大學研究生院工學系研究科的丸山一平教授、株式會社RiGaKu的則武弘一郎工程師、細井宜伸團隊經理、太平洋諮詢株式會社的高橋晴香副組長等人組成的研究團隊，開發出了一種可以簡易評估使用混凝土等水泥系材料的原料中CO₂固定量的裝置。作爲一項實施碳中和的重要技術，將CO₂封存於混凝土的做法已開始在多個領域得到應用，但是固定量的測定程序既繁瑣又耗時。此次新裝置的開發，有望促進碳稅和排放權交易等政策的切實執行。相關研究已發表在期刊《Journal of Advanced Concrete Technology》上。
既往方法和新方法在工序上得差異（供圖：東京大學）
目前，全球每年生產水泥45億噸（截至2015年），每生產1噸水泥便會排放約800公斤的CO₂。這其中50%的CO₂來自分解碳酸鈣以獲取鈣，其餘則來自運輸和煅燒使用的燃料。據估計，迄今爲止人類活動產生的CO₂排放量中，5%～8%來自水泥生產。
作爲減量CO₂排放量的措施之一，將碳酸鈣摻雜混凝土中，透過反應使CO₂析出並長期使用的方法被認爲是有效的，並且作爲一種抵消CO₂排放的手段，正在受到評估和研究。
混凝土由粗骨料、細骨料、水泥、水和摻合物料組成，是一種用到各種不同尺寸材料的複材。在建築領域，鑑於混凝土組成材料的粗骨料的大小在20毫米左右，建築物通常使用直徑100毫米、高200毫米標準試件。在測量其中固定的CO₂量時，需要在不與空氣發生反應的情況下將試件完全粉碎，並且使其質地均勻，這需要經過複雜且耗時的工序。
爲此，研究團隊爲了開發一種能夠從根本上解決這一問題的裝置，由東京大學負責裝置的構想和需求制定，株式會社RiGaKu負責裝置的實際開發，東京大學和太平洋諮詢株式會社負責裝置的驗證。
此次開發的裝置在不粉碎混凝土標準試件的情況下，可以直接設置和加熱，並透過測定加熱產生的氣體中的CO₂濃度，測定試件中含有的CO₂量。該裝置的測量結果與根據混凝土混合時的材料構成比例以及各組成材料中的CO₂量計算得到的理論值十分吻合。
具體做法如下，研究人員將混凝土試件分爲16個樣品組，對運用既往方法粉碎後的測量結果、製備時根據組成材料計算求出的理論值、此次實驗裝置測定的結果三者進行比較，結果發現既往方法的偏差較大，而此次的實驗裝置的結果更接近理論值。這表明，此次開發的裝置不僅能夠針對試件中均勻分散的CO₂，還能在試件中固定量有偏差的情況下，高效、高精度地測定出試件中的CO₂固定量。
今後，將在應答對混凝土樣品的適用性及可測定範圍的基礎上，投入市場應用，爲建立健全的混凝土領域的合理排放交易制度等做出貢獻。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Journal of Advanced Concrete Technology
論文：Development of a large-scale thermogravimetry and gas analyzer for determining carbon in concrete
DOI：10.3151/jact.22.383
